Poprawa warunków zdrowotnych, komfortu i wydajności pracy poprzez obniżenie

wydatku wentylacji

Jest dobrze udokumentowane, że wskutek pogorszonych warunków cieplnych zmniejsza się wydajność pracy o ok. 5-^15% (W yon1996), natomiast mało znany jest wpływ jakości powietrza na wydajność pracy biurowej.

Badania laboratoryjne wykazały, że powietrze zanieczyszczone toluenem o stężeniu 100 ppm (380 mg/m3), czyli substancją chemiczną często mierzoną w powietrzu pomieszczeń wewnętrznych (Bmlum i in1985) oraz mieszaniną 22 związków lotnych typowych dla zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach wewnętrznych o stężeniu 25 mg/m3 (Molhave i in1986) powoduje, że pogarszają się wyniki osób badanych testami psychologicznymi, oceniających zdolność do wykonywania rożnych czynności podczas pracy. Stężenia stosowane w tych badaniach były znacznie wyższe niż te, które normalnie mierzone są w pomieszczeniach biurowych (W argocki1998).

W innych badaniach zaobserwowano zależność pomiędzy przyrostem stężenia dwutlenku węgla i pogorszonymi wynikami testów psychologicznych wśród uczniów w wieku powyżej 15 lat (Myhrvold i in1996). Badania prowadzono w salach lekcyjnych, w których zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego pochodzące od elementów konstrukcji i wyposażenia budynku oraz od użytkowników osiągnęły wysokie stężenia wskutek malej liczby wymian powietrza (stężenie dwutlenku węgla w niektórych klasach dochodziło do 4000 ppm). W badaniach tych nie uwzględniono jednak możliwości, że inne czynniki takie jak temperatura powietrza w klasach i różnice socjo-ekonomiczne pomiędzy różnymi szkołami, a nie tylko wydatek powietrza, mogły mieć wpływ na zaobserwowaną zależność.

Należy zauważyć, że w powyższych badaniach testy psychologiczne trwały krótko i na podstawie ich wyników trudno jest przewidzieć wpływ zanieczyszczeń powietrza na wydajność wielogodzinnej pracy biurowej.

Badania przeprowadzone w Nowym Jorku przez Nowojorską Komisję ds. Wentylacji ju ż w roku 1910 nie wykazały, że niski wydatek wentylacji ma wpływ na wydajność pracy biurowej (New York State Commission on Ventilation192). Wynik ten mógł jednakże być spowodowany występowaniem źródeł zanieczyszczeń w samym systemie wentylacyjnym, za pomocą którego dokonywano zmiany wydatku wentylacji, tak że stężenia dwutlenku węgla wzrastały do poziomu 3000*4000 ppm.

Założenie, że ludzie, którzy uskarżają się na dolegliwości zdrowotne określone mianem SBS, nie pracują wydajnie, potwierdzone zostało w badaniach w budynku biurowym (Nunes i in1993). U osób tych zaobserwowano gorsze wyniki testów psychologicznych. W cytowanych już badaniach przeprowadzonych przez Myhrvolda i in. 996 zaobserwowano, że wysokie stężenie dwutlenku węgla w klasach szkolnych powoduje wzrost dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS.

Jakość powietrza może również negatywnie wpływać na wydajność pracy biurowej wskutek występowania nieprzyjemnych zapachów, podrażnień, reakcji alergicznych Ich poprzez toksyczne oddziaływanie substancji chemicznych znajdujących się w powietrzu.

* aut. Wargocki P Wyon D Fanger P O tłum. Specjał A red. Wargocki P Gierczycka E

Badania cytowane powyżej nie przyniosły wystarczających informacji, czy pogorszona jakość powietrza w pomieszczeniach wewnętrznych ma negatywny wpływ na wydajność pracy biurowej i czy mechanizmem, który to powoduje, jest wzrost występowania dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS. Poza tym poziom jakości powietrza pomierzony był stężeniem dwutlenku węgla lub wydatkiem wentylacji, a wydajność pracy mierzono za pom ocą testów psychologicznych

Biorąc powyższe wnioski pod uwagę przeprowadzono nowe trzy niezależne badania.

W badaniach tych zmieniano jakość powietrza w pomieszczeniach biurowych i mierzono wpływ tych zmian na zdrowie, komfort i wydajność pracy biurowej (Wargocki i in.1999,2000, Lagercrantz i in.2000). Jakość powietrza była zmieniana przy zastosowanie jednej z dwóch metod:

• poprzez zmniejszenie obciążeń powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi w wyniku usunięcia źródła zanieczyszczeń powietrza, przy stałym wydatku wentylacji wynoszącym 10 l/s na osobę - metodę te zastosowano w dwóch badaniach przeprowadzonych w Danii i Szwecji, (Wargocki i in.1999, Lagercrantz i in.2000),

• poprzez zwiększenie wydatku wentylacji, tj. ilości świeżego powietrza zewnętrznego nawiewanego do pomieszczenia, z 3 do 10 i do 30 l/s na osobę, co odpowiadało krotnościom wymian powietrza rzędu 0.6, 2 i 6 l/godzinę, przy stałym poziomie emisji zanieczyszczeń (Wargocki i in.2000).

Głównym źródłem zanieczyszczeń w tych badaniach była 20-letnia wykładzina dywanowa ukryta za przegrodą, o powierzchni równej powierzchni podłogi w pomieszczeniach biurowych, w których prowadzono badania. Oprócz tego w pomieszczeniach znajdowały się inne źródła zanieczyszczeń powietrza, takie jak elementy konstrukcji i wyposażenia budynku oraz przebywający w nich ludzie. Chociaż wykładzina dywanowa pochodziła z budynku biurowego, w którym stwierdzono występowanie dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS u pracowników (Pejtersen i in.2000), to poziom stężenia zanieczyszczeń w pomieszczeniach, w których prowadzono badania, był porównywalny z typowymi stężeniami mierzonymi w budynkach biurowych na świecie (Wargocki1 ) (rys. 4.28).

Temperatura, wilgotność względna i prędkość powietrza oraz poziom hałasu otrzymywane były na stałym poziomie, niezależnie od przyjętej metody zmiany jakości powietrza. Badaniu poddano 90 kobiet (po 30 w każdym z 3 badań). Nie wiedziały one, czy w pomieszczeniu obecne je st źródło zanieczyszczeń, czy też nie oraz czy zmieniano wydatek wentylacji. Podczas badań pozostawały w warunkach komfortu cieplnego poprzez zmianę ilości odzieży w przypadku gdy odczuwały, że było im za zimno lub za ciepło. Podczas badań wykonywały przez 4,5 godziny typowe prace biurowe: przepisywanie i korekta tekstu oraz obliczenia arytmetyczne, w pomieszczeniu posiadającym różne poziomy jakości powietrza.

Bezpośrednio po wejściu do pomieszczenia oceniały jakość powietrza, a w trakcie pobytu w pomieszczeniu intensywność dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS.

Wykonywane czynności biurowe i ich ocenę wykorzystano do określenia wpływu jakości powietrza na wydajność pracy.

Wyniki badań pokazują, że usuniecie źródła zanieczyszczeń z pomieszczenia lub zwiększenie wydatku wentylacji znacząco poprawiło jakość powietrza i zmniejszyło dolegliwości zdrowotne określone mianem SBS, taicie jak ból głowy, trudności w koncentracji, a także poprawiło wydajność pracy biurowej (rys. 4.29). Ponadto zwiększenie wydatku wentylacji z 3 do 10 l/s na osobę miało pozytywny wpływ na kreatywność (rys.

4.30).

122 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE

loluon (01-0,002) benzaldehyd (01=0,03) de kanał (01-1) nonanal (01=1,8) octanal (01=0,63) heptanal (01=0,15) hexanal (01=0,11) isopenlanal (01=0,13) kwa* octowy (01=0.17) aceton (01=0.004) fenol (01=0,008) llmonen (01=0,001) styren (01=0.004) ksylen (01=0.02) tri metylobenzen (01=0,002) etylobenzen (01-0.82) benzen (010,001) dekan (010.001)

0,1 1 10 100 1000

stężenie (ug/m*)

Rys. 4.28 Porównanie stężenia organicznych związków lotnych zmierzonych w pomieszczeniu biurowym, w którym znajdowała się wykładzina dywanowa, z zakresem stężeń, które pomierzono w 22 badaniach prowadzonych w 209 budynkach biurowych (Wargocki,m ). W nawiasach dla każdego związku chemicznego podano wskaźnik zapachu (01), określony ja ko stosunek zmierzonego stężenia do granicy wyczuwalności zapachu (Devos i in1990).

Na podstawie danych przedstawionych na rys. 4.29 opracowano zależności przedstawione na rys. 4.31, 4.32 i 4.33. Wynika z nich, że poprawa jakości powietrza zarówno poprzez zmniejszenia obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi, jak i zwiększenie wydatku wentylacji tj. strumienia świeżego powietrza nawiewanego do pomieszczenia, wpływa na poprawę wydajności pracy biurowej. Rys. 4.31 przedstawia wydajność pracy biurowej w funkcji odsetka niezadowolonych z jakości powietrza lub w funkcji jakości powietrza odczuwanej przez ludzi, wyrażonej w decypolach. Rys. 4.32 przedstawia zależność pomiędzy wydajnością pracy a obciążeniem powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi i wyrażonymi w olfach, które obliczono w oparciu o jakość powietrza w yrażoną w decypolach i zmierzony wydatek wentylacji, przy pomocy równania komfortu (rozdział 4.1). Rysunek 4.33 przedstawia zależność pomiędzy wydajnością pracy a wydatkiem wentylacji, obliczonym jako odwrotność jakości powietrza wyrażonej w polach (pol=10 decypoli, rozdział 4.1). Aczkolwiek wydatek wentylacji wyrażony na osobę był w granicach 3-1-30 l/s, to w związku z występowaniem innych źródeł zanieczyszczeń w pomieszczeniu oprócz ludzi całkowite obciążenie powietrza zanieczyszczeniami wyrażonym w olfach (wzorcowych osobach) było większe niż liczba osób w pomieszczeniu. Spowodowało to, że np. maksymalny wydatek wentylacji wyrażony na 1 olfa wynosił 5,3 l/s i osiągnięto go w pomieszczeniu wentylowanym w ilości 1 0 l/s na osobę, w którym nie było dodatkowego źródła zanieczyszczenia (wykładziny dywanowej), a nie w przypadku, gdy pomieszczenie z wykładziną dywanową było wentylowane w ilości 30 l/s na osobę.

W argocki i in Lagercrantz i i n ' Wargocki i in :

p<0,0001

Bóle głowy Trudności w myśleniu Trudności w myśleni(j

1

I ^{1 p}

° a a

Wargocki i in

° S

§ i I

■= c

a

Lagercrantz i i n ' Wargocki i in ‘

Wargocki i in Lagercrantz i in : Wargocki i in ‘

Rys- 4.29 Jakość powietrza, intensywność dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS i wydajność pracy biurowej w zależności od braku lub obecności dodatkowego źródła zanieczyszczeń i od wydatku wentylacji.

Znormalizowanewyniki

124 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE

1 ,1 5

Rys. 4.30 Wyniki testu na kreatywność w funkcji wydatku wentylacji

3 1 0

Wydatek wentylacji, l/s-osobę

Odsetek niezadowolonych z jakości powietrza, %

Odczuwana jakość powietrza, decypoli

Rys. 4.31 Wydajność pracy biurowej w funkcji poziom u jakości powietrza

Odczuwany poziom zanieczyszczeń, olf/m 2 podłogi

Rys. 4.32 Wydajność pracy biurowej w funkcji obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi p rzez ludzi, p rzy stałym wydatku wentylacji wynoszącym 10 l/s na osobą

Strumień powietrza wentylacyjnego, l/s-osobę

Rys. 4.33 Wydajność pracy biurowej w funkcji wydatku wentylacji Zależności zaprezentowane na rys. 4.31-4.33 wykazują, że:

• każde obniżenie o 10% odsetka niezadowolonych z jakości powietrza w zakresie 25+70% powoduje wzrost wydajności pracy o 1,1%,

• na każdą zmianę jakości powietrza o poziom odpowiadający 1 decypolowi w zakresie 2+13 decypola wydajność pracy zmienia się o 0,5%,

• każde dwukrotne zmniejszenie obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi w zakresie 0,3+2 olf/m2 podłogi przy wydatku powietrza równym 10 l/s na osobę powoduje wzrost wydajności pracy o 1,6%,

• każde dwukrotne zwiększenie wydatku wentylacji, tj. strumienia świeżego powietrza nawiewanego do pomieszczeń w zakresie 0,8-5,3 l/s na o lf powoduje wzrost wydajności pracy o 1,8%.

Z wykresów przedstawionych na rysunkach 4.29+4.33 wynika, że poprawa jakości powietrza, zarówno poprzez zmniejszenie ilości zanieczyszczeń, jak i przez zwiększenie ilości powietrza nawiewanego do pomieszczenia, wpływa korzystnie na warunki zdrowotne, komfort i wydajność pracy. Pogorszona jakość powietrza zwiększa intensywność dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS, które negatywnie wpływają na wykonywanie pracy umysłowej.

126 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE

Na rys. 4.28 pokazano, że stężenia aldehydów, kwasów organicznych i etylobenzemi były bliskie granicom wyczuwalności zapachu dla tych związków, mogły być więc wyczuwane przez ludzi znajdujących się w pomieszczeniach biurowych. A zatem te związki mogły być przyczyną że zaobserwowano obniżenie się jakości powietrza, gdy w pomieszczeniach znajdowało się dodatkowe źródło zanieczyszczeń. Analizy chemiczne w pomieszczeniu wykonano jednak tylko dla 25 organicznych związków lotnych występujących w najwyższych stężeniach w powietrzu w pomieszczeniu, gdzie przeprowadzono badania. N ie określono np. stężenia pyłu ani stężenia mikroorganizmów. Na tej podstawie nie można jeszcze potwierdzić hipotezy, że intensywność i występowanie dolegliwości zdrowotnych określonych mianem SBS były wyłącznie związane z odczuciami zapachowymi, gdyż mogły być też spowodowane przez zanieczyszczenia, które nie zostały pomierzone w pomieszczeniu.

Zaobserwowany wpływ jakości powietrza na wydajność pracy biurowej (Wargocki i in.1999, 2000, Lagercrantz i in.2000) je st porównywalny z wpływem warunków cieplnych w pomieszczeniach na wydajność pracy (W yon1996). Wyniki badań stanowią bodziec ekonomiczny do zapewnienia jakości powietrza o poziomie wyższym niż minimalny poziom wymagany przez obecne normy wentylacyjne. Poprawa jakości powietrza wpływa nie tylko na wzrost wydajności pracy, ale również zapewnia poprawę komfortu i warunków zdrowotnych określonych mianem SBS. Zapewnienie dobrej jakości powietrza poprzez prawidłowe projektowanie budynku i instalacji wewnętrznych oraz prawidłowy wybór materiałów konstrukcji budynku i wyposażenia wnętrz niekoniecznie związane jest z większymi kosztami i zwiększeniem zużycia energii (rozdział 4.5.3). Usuwanie źródeł zanieczyszczeń jest efektywnym sposobem poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach wewnętrznych.

Wybór materiałów o niskiej emisji zanieczyszczeń wpływa na obniżenie ilości zanieczyszczeń mierzonych w pomieszczeniach wewnętrznych. Taka metoda jest zalecana przez CEN1998, gdyż nie wymaga dodatkowych nakładów inwestycyjnych, szczególnie gdy jest ju ż zastosowana w okresie projektowania i konstrukcji budynku. Zwiększanie wydatku wentylacji związane je st z dodatkowymi kosztami, koszty te są jednak niskie w porównaniu do korzyści osiąganych w wyniku zwiększenia wydajności pracy zważywszy, że w krajach wysoko rozwiniętych całkowity koszt działania systemu wentylacyjnego stanowi tylko mały ułamek całkowitych kosztów pracy i zatrudnienia (rozdział 4.5.3). Zastosowanie wydajnego systemu odzysku energii zmniejsza dodatkowe zużycie energii związane ze zwiększonym wydatkiem powietrza.

W ysoką jakość powietrza można uzyskać również przy małym wydatku wentylacji kiedy zastosuje się osobistą wentylację miejscową zamiast ogólnej wentylacji mieszającej (Faulkner i in.1 , Fanger2000). W takich systemach niewielki strumień świeżego schłodzonego powietrza dostarczany je st bezpośrednio do strefy przebywania ludzi i w ten sposób osiąga się w ysoką jakość wdychanego powietrza (rozdział 5).

Wysoka jakość powietrza może być osiągnięta jedynie przy zapewnieniu w ysokiej jakości powietrza dostarczanego przez system wentylacji, który sam w sobie może byc źródłem zanieczyszczeń (Pejtersen " s, M endell1993, Alm i in2000) (rozdział 4.4). Z a sa d n icze znaczenie ma zatem utrzymanie wysokiej higieny systemu wentylacyjnego i jego częste konserwacje (rozdział 4.5.2).